有源電纜（AEC）：高速互連的新標準  

有源電纜（AEC）：高速互連的新標準

高速數據中心互連的挑戰


人工智能（AI）、云計算與高性能計算（HPC）的快速發展正在推動全球數據中心架構的變革。隨著模型規模、訓練數據量和計算密度的急劇增長，數據中心網絡的帶寬、延遲及信號完整性要求顯著提高。傳統的無源直連銅纜（DirectAttachCopper，DAC）在低速和短距離互連中仍具有一定成本優勢，但在傳輸速率達到100Gbps及以上時，其信號完整性（SignalIntegrity，SI）開始成為主要瓶頸。

在高頻高速傳輸條件下，銅纜通道中的信號衰減、串擾及反射損耗顯著增加，導致誤碼率（BitErrorRate，BER）上升，系統可靠性下降。這一限制使得無源DAC電纜難以滿足新一代AI集群和超大規模數據中心的帶寬需求。為應對這些挑戰，集成信號調理與重定時技術的有源電纜（ActiveElectricalCable，AEC）應運而生，成為短至中距離高速互連的重要解決方案。

市場研究機構LightCounting預測，受AI與云數據中心擴張的推動，2024年至2028年全球AEC市場年復合增長率將超過45%，顯示出強勁的產業發展潛力。

有源電纜（AEC）的定義與結構


有源電纜（AEC）由HiWire聯盟提出的HiWireAEC規范定義，該規范規定了高速銅互連的電氣性能、機械結構及互操作標準。AEC電纜支持100G、200G、400G及800G等多種數據速率，并兼容QSFP56、QSFP-DD與OSFP等主流封裝接口。

與無源銅纜不同，AEC在連接器內部集成了有源電路，如重定時器（Retimer）、均衡器（Equalizer）和放大器（Amplifier），可對信號進行動態補償與再生，從而顯著改善信號質量。相比有源光纜（ActiveOpticalCable，AOC），AEC避免了光電轉換過程，具備更低的功耗與更高的成本效益。作為介于DAC與AOC之間的中間形態，AEC在性能、能耗和成本之間實現了良好平衡。

AEC的工作原理


AEC的核心機制是高速電信號的實時再生與自適應調節。在56G或112GPAM4單通道傳輸速率下，銅纜信號易受到頻率相關衰減與噪聲干擾。AEC通過集成的重定時器與均衡電路對信號進行校正，確保長距離傳輸下的波形完整性和時序穩定性。

  • 信號路徑調理：信號從主機端口輸出后經AEC銅纜傳輸，在電纜內部經過均衡器的高頻補償與放大器的增益調整，從而降低衰減與串擾。
  • 時鐘數據恢復（CDR）：內置重定時器對接收信號進行采樣重構與時鐘恢復，有效減少抖動與誤碼。
  • 前向糾錯（FEC）支持：部分AEC設計結合FEC技術，可在數據鏈路層進一步提升傳輸可靠性。

通過上述多級補償機制，AEC能夠在更長的距離范圍內維持穩定的高速電氣互連性能。

AEC的主要技術優勢

隨著現代數據中心數據傳輸速度的不斷提升，有源電纜（AEC）已成為確保可靠高速連接的實用解決方案。其設計集成了有源電子元件，可增強信號質量、延長銅纜傳輸距離并保持能源效率。

1、卓越的信號完整性

AEC內置的重定時器與均衡電路可主動恢復和優化信號質量，顯著降低抖動與串擾。在400G及800G鏈路下仍能保持極低的誤碼率（BER），確保高可靠性的數據傳輸。

2、延長傳輸距離

傳統DAC在400G速率下的傳輸距離通常不超過2–3米，而AEC可在5–7米范圍內實現等效性能。這一能力使其特別適用于機架間（inter-rack）或機架中層（middle-of-row,MoR）等中距離互連場景。

3、優越的能耗與成本特性

與AOC相比，AEC不涉及光電轉換，顯著降低了功耗。典型AEC每端功耗約為10–12W。同時，在相同帶寬下，其總體成本低于光纖方案，具備較高的性價比。

4、改善布線與空氣流通

AEC采用輕量化柔性銅纜設計，彎曲半徑較小，可有效減少機柜內部空間占用，改善散熱氣流，簡化高密度機架布線管理。

5、高可靠性與可擴展性

銅纜結構堅固、耐用，長期運行維護成本較低。AEC可支持從100G到800G的傳輸速率，并具備向1.6T系統演進的潛力，滿足未來AI計算集群對帶寬與穩定性的長期需求。

AEC、DAC與ACC的技術比較  

類別 直連銅纜 (DAC) 有源銅纜 (ACC) 有源電纜 (AEC)
技術結構 無源銅鏈路，無放大元件 含Redriver的線性放大 含重定時器、均衡器及放大器
信號穩定性 在高速下衰減嚴重 線性放大但噪聲同步放大 低抖動，低誤碼率
典型傳輸距離 (400G) ≤3米 ≤5米 ≤7米
功耗 無 中等 每端約6–12W
成本 最低 中等 低于AOC
重量與柔性 較重 改善 最輕，柔性優良
典型應用 短距離、低成本鏈路 中距離互連 中距離高速、低延遲網絡

從架構層面看，AEC在信號質量、傳輸距離與系統穩定性上均優于DAC與ACC，是連接短距離銅纜和長距離光纖方案之間的關鍵補充。

AEC的典型應用場景


AEC已成為現代數據中心中短至中距離高速互連的核心技術。典型應用包括：

  • 機架頂部（TopofRack，ToR）與機架中部（MiddleofRack，MoR）連接

用于服務器與交換機之間的高速互連，兼顧性能與布線靈活性。

  • AI訓練集群

在多節點并行計算環境中，AEC可實現低延遲、高吞吐率的節點互聯。

  • 高性能計算（HPC）網絡

適用于需要高速數據交換的HPC節點間通信，確保低誤碼和高可靠性。

  • 云與超大規模數據中心

支撐虛擬化、高密度和模塊化網絡結構，滿足未來擴展需求。

總結


有源電纜（AEC）以其優異的信號恢復能力、較低功耗及成本優勢，正成為新一代數據中心高速互連的關鍵組成部分。它有效彌補了DAC在高帶寬環境下的局限性，并為光互連提供了更具經濟性與能效優勢的替代方案。隨著AI與HPC基礎設施的持續演進，AEC技術將在實現高帶寬、低延遲、低功耗網絡互連方面發揮愈加重要的作用。


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